Хромосома 20  Политика 

Неизвестность является двигателем науки. Наука — это ненасытная печь, в которую ученые должны постоянно подбрасывать дрова из окружающего нас леса неизвестно­сти. Открытое пространство, которое появляется на месте вырубки, мы называем расширяющейся областью знаний. Но чем шире открытое пространство вокруг нас, тем длин­нее становится линия границы, отделяющей знания от не­известности. Все больше областей неизвестного открыва­ется нашему взору. До того времени когда был обнаружен геном, люди понятия не имели о том, что внутри каждой клетки находится документ длиной в 3 млрд «букв». Но по­сле обнаружения генома возникло еще больше вопросов о том, как этот геном организован и каким образом в нем за­шифрована информация о строении организма. Открытие каждого нового гена несет больше вопросов, чем ответов.

В этой главе мы узнаем об одной тайне природы, жиз­ненно важной для человечества, о которой до недавнего времени мы ничего не знали. Настоящего ученого угнетают прописные истины учебников. Его влекут к себе вершины неизвестности, представшие перед нашим взором благода­ря последним открытиям. Такая глыба неизвестности была обнаружена на хромосоме 20. Уже две Нобелевские премии присуждены только за то, что были очерчены границы не­известного, но таинственная область все еще противостоит освоению учеными. Все великие тайны, пока они не стали знаниями, являются областью всевозможных спекуляций.

Эта тайна не стала исключением и легла в основу больших политических страстей в 1996 году. Речь идет всего лишь о небольшом гене, названном РКР.

История началась с овец. В XVIII столетии сельское хозяйство Великобритании было революционизировано группой передовых целеустремленных предпринимате­лей, среди которых был Роберт Бейкуелл (Robert Bakewell) из Лестершира (Leicestershire). Он обнаружил, что породы овец и крупного рогатого скота можно улучшить и закре­пить положительные качества, если провести близкород­ственное скрещивание между отобранными передовыми особями и их собственными потомками. Методом имбри- динга была выведена новая порода овец, отличающаяся быстрым ростом, повышенной жирностью мяса и длин­ной шерстью. Но возник неожиданный побочный эффект. Некоторые овцы суффолкской породы страдали странной формой психоза, который развивался постепенно у зрелых овец. Походка становилась шаткой и неуверенной, они по­долгу в исступлении чесались об ограду, выглядели насто­роженными и отставали от отары. Вскоре больные овцы погибали. Эта неизлечимая болезнь, названная скрепи, становилась серьезной проблемой, поскольку в некоторых отарах погибала каждая десятая овца. Болезнь, которая изначально была выявлена только у суффолкской породы овец, скоро распространилась на другие породы в Англии, а затем в других частях света (российские фермеры назы­вали эту болезнь «почесухой» — примеч. ред.). Причины за­болевания оставались тайной. Не было признаков насле­дования болезни, но и явные возбудители также не были обнаружены. В 30-х годах прошлого столетия в Англии, по­сле того как ветеринары опробовали новые схемы вакцина­ции от инфекционных заболеваний, вспыхнула эпидемия скрепи у овец. Вероятно, причиной эпидемии стало то, что некоторые вакцины готовили из мозга овец. Хотя биологи­ческий материал тщательно стерилизовался формалином, в нем сохранилось инфекционное начало. Факт эпидемии привел ученый мир к убеждению, что скрепи вызывается неизвестными микробами.

Но что это за микробы такие, которых не убивает фор­малин? На них также не действовали детергенты, кипяче­ние и ультрафиолетовое облучение. Инфекционный агент проникал сквозь фильтры, через которые не могли пройти мельчайшие вирусы. Инфекция не вызывала иммунного ответа у заболевших животных, и от времени инфицирова­ния до появления первых признаков заболевания проходил довольно долгий латентный период. (Латентный период существенно сокращался, если инфицирование производи­лось непосредственно в мозг животного.) Скрепи предста­ло перед миром ученых монолитом неизвестности, о кото­рый сломали свои копья несколько поколений дерзких ис­следователей. Позже аналогичные симптомы заболевания были обнаружены у норок в зверохозяйствах Америки, у диких лосей и чернохвостых оленей в национальном парке «Скалистые горы», но эти открытия еще больше запутали картину. Норки оказались устойчивыми к скрепи, когда их инфицировали экспериментально от больных овец. В 1962 году Джеймс Пэрри (James Parry) вернулся к генетической гипотезе. Он предположил, что скрепи может каким-то об­разом совмещать генетическую наследуемость и горизон­тальную передачу от особи к особи. Например, известно много инфекционных болезней, чувствительность к кото­рым определяется генетически. Один из классических при­меров — холера, о чем мы говорили в главе 10. Но идея о том, что в качестве возбудителей инфекционного заболе­вания могут выступать сами гены, противоречила на тот момент всем генетическим аксиомам. Гипотеза Пэрри под­верглась острой критике со стороны других ученых.

Примерно в это же время американский ученый Билл Хэдлоу (Bill Hadlow) при рассмотрении фотографий сре­зов головного мозга умерших от скрепи овец (фотографии хранились в Wellcome Museum of Medicine — Музей меди­цины в Лондоне) вдруг обнаружил, что они удивительно напоминают другие снимки, которые он уже видел. Скрепи оказалась гораздо ближе к болезням людей, чем предпола­гали ранее. Точно такое же поражение мозга наблюдалось у людей, умерших в Папуа Новая Гвинея от ужасной и за­гадочной болезни куру. От этого заболевания головного мозга умерло много людей, особенно женщин, в племени Форе. Заболевание начиналось с дрожи в ногах, которая постепенно переходила на все тело. Речь становилась не­разборчивой, и больные время от времени разражались приступами беспричинного смеха. Примерно через год в результате серьезного органического поражения головно­го мозга больные умирали. В конце 1950-х годов куру стала одной из основных причин смертности женщин племени Форе, что привело почти к троекратному превышению численности мужчин в племени. Болезнь также поражала детей и, редко, взрослых мужчин.

Эта особенность инфекции породила догадку о связи заболевания с древними традициями племени. В 1957 году причина была найдена и описана в классических трудах двух докторов — Винсента Жигаса (Vincent Zigas) и Карлтона Гайдушека (Carleton Gajdusek). Когда умирал достойный человек, женщины племени выполняли сложный погре­бальный ритуал, в ходе которого тело умершего разреза­лось на части и съедалось. Ритуальный погребальный кан­нибализм был запрещен законом. Неудивительно, что эта церемония проводилась тайно, и вовлеченные в нее люди не были склонны делиться подробностями с посторонни­ми. Но Гайдушеку окольными путями удалось разговорить аборигенов о старых традициях прощания с почившими родственниками, сводившихся к формуле «катим на куким на кайкай» — разрезали, сварили и съели. Обычно женщи­ны и дети съедали внутренние органы и мозг, а мужчинам доставались мышцы. Это немедленно предоставило веро­ятный ответ на многие вопросы: почему от куру страдали в основном женщины и дети, а также почему заболевание часто возникало в семьях ранее умершего от куру человека, включая не только кровных родственников, но и родню со стороны мужа или жены. Смертность от куру постепенно снижалась из года в год, после того как ритуальный канни­бализм был запрещен законом и правительство усилило меры по соблюдению закона. Роберт Клитцман (Robert

Klitzman) — студент Гайдушека — выявил три группы риска в племени, к которым относились люди, посетившие риту­альную церемонию еще в 1940-1950-х годах. Так, из пятнад­цати участников церемонии погребения некой женщины Нено в 1954 году двенадцать человек впоследствии умерли от куру. Из числа трех остальных людей один умер в моло­дом возрасте по другой причине; другой женщине было раз­решено только присутствовать на церемонии, поскольку она была второй женой мужчины, чьей женой была Нено; а третий сознался, что ему досталась только рука.

Как только Билл Хэдлоу обнаружил сходство в картине поражения мозга от куру у людей и от скрепи — у овец, он тут же написал письмо Гайдушеку в Новую Гвинею. Гайдушек сразу же уловил суть открытия. Если куру была формой скрепи у людей, значит болезнью куру можно заразить лабо­раторных животных инъекцией в мозг. В 1962 году коллега Гайдушека Джо Гиббс (Joe Gibbs) начал серию эксперимен­тов, в которых пытался заразить шимпанзе и некоторых других обезьян материалом, взятым из мозга умерших от куру людей (этичность подобных экспериментов не явля­ется предметом рассмотрения этой книги). Пер-вые два шимпанзе заболели и умерли через два года после инъек­ции. Симптомы болезни в точности напоминали симптомы

куру.

Доказательство того, что куру является природной фор­мой скрепи у человека, было важным открытием, но не мог­ло существенно помочь в понимании болезни, поскольку скрепи на тот момент было таким же таинственным заболе­ванием неизвестного происхождения, как и куру. Начиная с 1900 года неврологи стали регистрировать другое редкое деструктивное психическое заболевание у людей. Первый случай этого заболевания был описан в 1900 году в Бреслау (сейчас Вроцлав в Польше) немецким доктором Гансом Крейтцфельдом (Hans Creutzfeld) у одиннадцатилетней девочки, болезнь у которой постепенно прогрессировала в течение 10 лет. Заболевание впоследствии стало известно как болезнь Крейтцфельда-Якоба, или БКЯ. Хотя первый случай заболевания был описан у ребенка, эта болезнь бо­лее характерна для людей преклонного возраста. Кроме того, течение болезни никогда не бывает таким длитель­ным. Скорее всего, Крейтцфельд описал какую-то другую патологию, которая затем ошибочно была ассоциирована с БКЯ в 1920-х годах другим доктором — Альфонсом Якобом (Alfons Jakobs).

Вскоре после того как Гиббс заразил шимпанзе куру, стало известно, что обезьяны также чувствительны к БКЯ. В 1977 году ситуация с этими болезнями стала еще более угрожаю­щей. Два случая БКЯ были обнаружены у пациентов, кото­рых незадолго до этого обследовали в одной и той же кли­нике по поводу эпилепсии. Исследования сопровождались внедрением в мозг электродов, которые до этого исполь­зовались при обследовании пациента с БКЯ. Заражение произошло несмотря на то, что электроды были хорошо продезинфицированы после применения. Оказалось, что возбудитель не только невосприимчив к формалину, де­тергентам, кипячению и ультрафиолетовому облучению, но его невозможно убить даже жесткой стерилизацией хи­рургических инструментов. Электроды были переданы для изучения и вживлены в мозг шимпанзе. Через некоторое время у обезьян развилась классическая БКЯ. Стало ясно, что БКЯ может быть ятрогенным (передающимся во время врачебного вмешательства) заболеванием; это еще боль­ше обострило эпидемиологическую ситуацию. С тех пор болезнь убила более сотни человек, принимавших по на­значению врача гормоны роста, получаемые из гипофиза умерших людей. Поскольку препарат в одном флаконе по­лучается в результате обработки нескольких тысяч гипофи­зов, несмотря на редкость БКЯ, вероятность того, что хотя бы один из гипофизов будет получен от больного, оказалась достаточной, чтобы вызвать небольшую эпидемию. Если вы склонны проклинать ученых за вмешательство в приро­ду, ради справедливости примите к сведению также те слу­чаи, когда благодаря новым технологиям удалось избежать больших проблем. Еще до того как в 1984 году был описан случай массового заражения людей препаратом гормона роста, в практику уже вошел новый препарат, в котором гормон роста получается не из трупов, а из генетически мо­дифицированной бактерии. В результате препарат не толь­ко стал более дешевым, но и совершенно безопасным.

Давайте еще раз перечислим, что было известно о таин­ственном заболевании к 1980 году. Овцы, норки, обезьяны и люди могут заразиться какой-либо версией одной и той же болезни от вживления в мозг некоего вещества, содер­жащегося в мозге больного. Инфекционный агент выжива­ет после всех обычных методов стерилизации и остается невидимым для самого мощного электронного микроскопа. При этом инфекция не передается при тесном контакте с больными людьми или при кормлении грудью, не вызывает иммунного ответа, может оставаться латентной в течение от 20 до 30 лет, и для инфицирования достаточно мизерной дозы зараженного материала, хотя вероятность заражения все же зависит от объема введенной дозы. Что бы это могло быть?

Почти забытым остался тот факт, что первые случаи скрепи были описаны у суффол кских овец, и вполне вероят­но, что имбридинг привел к появлению и обострению это­го заболевания. Постепенно стали появляться факты, что в некоторых случаях (до 6% от всех зарегистрированных слу­чаев) болезнь может носить семейный характер, т.е. переда­ваться по наследству. Ключ к пониманию скрепи лежал не в руках патологоанатомов, а в руках генетиков. Возбудитель скрепи находился в геноме. Новое поразительное откры­тие произошло в Израиле. Когда в середине 1970-х годов первые случаи БКЯ были зарегистрированы в этой стране, израильские ученые заметили одну интересную законо­мерность. Все 14 случаев заболевания были обнаружены у небольшой группы прибывших из Ливии эмигрантов, что в 30 раз превышает случайную вероятность. Сразу же под подозрение попала особенность их национальной кухни, центральное место в которой занимает особым образом приготовленный мозг овцы. Но версия оказалась ложной.

Причина была генетической: все заболевшие были отпры­сками одной древней семьи. У всех у них в геноме была вы­явлена мутация, общая для этой семьи и для некоторых дру­гих семей в Словакии, в Чили и у ряда американских семей немецкого происхождения.

Мир скрепи представлялся зловещим, загадочным и противоречивым. Одни ученые настаивали на генетиче­ской природе заболевания, другие же предлагали револю­ционную, или скорее даже еретическую гипотезу, которая, как казалось на первый взгляд, вела их в противоположном направлении. Еще в 1967 году впервые возникло предполо­жение, что у возбудителя скрепи может не быть ни ДНК, ни РНК. Возможно, это единственный живой организм на пла­нете, который не использует нуклеиновые кислоты и не со­держит ни единого гена. В середине прошлого века, когда только что был раскрыт секрет структуры ДНК и Фрэнсис Крик полушутя провозгласил «основную доктрину генети­ки» — ДНКОРНКОбелок, — предположение возможности существования организмов без ДНК было таким же неже­лательным, как проповеди Мартина Лютера в Риме.

В 1982 году генетик Стенли Прузинер (Stanley Prusiner) предложил свое объяснение парадоксального явления од­новременного существования лишенного ДНК существа и вызываемой им болезни, которая тесно связана с геномом человека. Прузинер обнаружил белковые образования, не­поддающиеся разрушению обычными протеазами, которые присутствовали в нервных клетках у больных животных, но отсутствовали у здоровых. Выделив белок, ученый опреде­лил его аминокислотный состав, рассчитал вероятную по­следовательность нуклеотидов в гене и постарался найти похожий ген среди генов мыши, а затем в геноме человека. В конце концов Прузинер нашел этот ген, назвал его РКР (protease-resistant protein — устойчивый к протеазам белок) и привел казавшуюся еретической теорию к вратам храма науки. Его теория, которая с годами обрастала все новыми и новыми фактами, гласит: PRP является нормальным ге­ном человека и мышей, и его белок выполняет свои опре­деленные полезные функции у всех организмов. Этот ген не имеет никакого отношения к вирусам. Но его продукт, известный как белок прион, обладает необычными свой­ствами. Прион может внезапно изменять свою простран­ственную конформацию, в результате чего он становится «липким» и устойчивым к протеазам клетки. Постепенно этот неправильный белок накапливается в клетке в виде белковых комков, нарушающих работу клетки, и ведет к ее гибели. Теория и так уже получилась революционной, но Прузинер пошел еще дальше. Он предположил, что изме­ненные прионы обладают свойством изменять форму обыч­ных прионов, преобразуя их в себе подобных. При этом не изменяется последовательность аминокислот в белке или последовательность нуклеотидов в гене, но меняется спо­соб свертывания аминокислотной нити белка в трехмер­ную структуру (Prusiner S. В., Scott М. R. 1997. Genetics of prions. Annual Review of Genetics 31: 139-175).

 Оказалось, что прионы не единственны в своем роде. Были открыты некоторые другие белки, конформационные из­менения которых не только ведут к патологическим из­менениям их собственных функций, но измененные белки также катализируют аналогичные изменения в нормаль­ных белках. Возникает цепная реакция, ведущая к гибели нервных клеток и, как следствие, к нейродегенеративной болезни. К таким белкам относится медь/цинк-зависимая супероксид-дисмутаза (S0D1). Мутация в гене этого белка ведет к развитию семейного амиотрофического латераль­ного склероза (FurukawaY.etal. 2006. Disulfide cross-lin-ked protein represents a significant fraction of ALS-associated Cu, Zn-superoxide dismutase aggregates in spinal cords of model mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103(18): 7148-7153). Есть версии, что причиной болез­ней Альцгеймера и Паркинсона являются такие же изме­ненные белки. Впрочем, пока нет фактов заражения других людей измененными белками, в отличие от прионов.

Семена теории Прузинера попали на каменистую почву. Надо признать, что данная теория не могла адекватно объ­яснить некоторые особенности скрепи и других подобных болезней, в частности, почему заболевание, вызываемое од­ним и тем же белком, имеет такие разные проявления. Как грустно отмечал сам Прузинер, «гипотеза вызвала мало энту­зиазма». Я очень хорошо помню то пренебрежение, с каким эксперты в области скрепи воспринимали новую теорию Прузинера, когда я задавал им вопрос об их отношении к данной гипотезе. (Я как раз готовил статьи о прионах и ин­тересовался мнением разных ученых.) Но затем стали появ­ляться новые факты, подтверждающие версию Прузинера. Например, стало известно, что мышей с удаленным геном приона невозможно заразить ни одной из этих нейродегене- ративных болезней, тогда как всего нескольких измененных молекул прионов было достаточно, чтобы вызвать болезнь у контрольных мышей. Таким образом, болезнь вызывается из­мененными прионами и передается с их помощью. Прузинер получил всеобщее признание и, вслед за Гайдучеком, поехал в Стокгольм за Нобелевской премией. Тем не менее следует признать, что в чаще прионового леса осталось немало зава­лов и несрубленных деревьев. Сами прионы все еще остают­ся тайной, и основная загадка состоит в том, зачем вообще они существуют в природе. ген PRP не только присутствует во всех изученных геномах млекопитающих, но и оказался весьма консервативным геном, мало изменившимся в ходе эволюции. Это указывает на то, что в организме белок вы­полняет очень важную функцию. Данная функция наверняка связана с работой мозга, поскольку экспрессия гена включа­ется именно в этом органе. Работа приона может быть свя­зана с обменом ионами меди, которые имеют с белком близ­кое сродство. Но из эмбриона мыши с удаленными обеими копиями гена вырастает нормальная мышь. Следовательно, какой бы важной ни была функция приона, организм мыши может обойтись без этого гена. Пока нет ни одной правдопо­добной гипотезы, которая связывала бы этот потенциально опасный ген с какой-либо полезной для организма функцией (Brown D. R. et al. 1997. The cellular prion protein binds copper in vivo. Nature 390: 684-687).

 Данные последних лет заставляют нас удивляться не толь- ко зловредности прионов, но и многообразию их положи- деЯВг тельных функций в организме. (Естественно, положитель- ные функции проявляются только тогда, когда прион на- ходится в нормальной конфигурации.) Оказалось, что без прионов невозможна регенеративная работа стволовых клеток (Couzin J. 2006. The prion protein has a good side? You bet. Science 311: 1091), без них невозможно правиль­ное развитие центральной нервной системы (Steele A. D. et al. 2006. Prion protein (PrPc) positively regulates neural precursor proliferation during developmental and adult mam­malian neurogenesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103:3416-3421), а мутация, связанная с заменой валина метионином в 129-й позиции белка при- она, существенно влияет на память (Papassotiropoulos A. et al. 2005. The prion gene is associated with human long-term memory.Human Molecular Genetics 14:2241-2246).

От смертельной болезни нас отделяет всего одна или не­сколько мутаций. Ген PRP человека содержит 253 «слова», каждое длиной в три буквы. Из них первые 22 или послед­ние 23 слова обрезаются сразу же после окончания синтеза белка. Мутации в четырех точках гена ведут к возникно­вению прионового заболевания, причем каясдая мутация связана только со своей определенной формой болезни. Например, замена в 102-й позиции пролина лейцином вы­зывает болезнь Герстманна-Штройсслера-Шейнкера — на­следуемая версия хронического нервного заболевания, ведущего к смерти в преклонном возрасте. Замена 200-й аминокислоты — лизин вместо глутамина — ведет к версии БКЯ, обнаруженной у ливанских евреев. Замена аспартата аспарагином в позиции 178 является причиной классиче­ской БКЯ. Но в дополнение к последней мутации может произойти еще замена валина метионином в 129-й пози­ции белка приона, что ведет к самому мучительному из всех прионовых заболеваний — фатальной семейной инсомнии. Это заболевание является довольно редкой формой насле­дуемой генетической болезни, при которой больной уми­рает после нескольких мучительных месяцев бессонницы. При фатальной семейной инсомнии происходит разруше­ние таламуса (зрительного бугра), который, среди многих прочих функций, отвечает за чередование бодрствования и сна. Скорее всего, различия в симптомах разных прионо- вых заболеваний определяются тем, какая область головно­го мозга повреждается первой.

В течение десятилетия после того как эти факты стали известны, ученые задействовали все свои ресурсы и супер­современные технологии, чтобы продвинуться вглубь та­инственной области знаний. С помощью экспериментов непостижимой сложности, проводимых в лаборатории Прузинера и во многих других лабораториях мира, откры­вались все новые стороны и особенности прионов. У «пло­хих» прионов происходит изменение структуры централь­ной области (между 108-й и 121-й аминокислотами). Любые мутации внутри этой области вели к такому фатальному из­менению функций прионов, что экспериментальные мыша­та умирали в утробе или сразу после рождения. Те мутации, которые ведут к описанным выше прионовым заболевани­ям, происходят на периферии белка и лишь косвенно из­меняют структуру центральной области. Наука постепенно получает все новые и новые сведения о прионах, но новые знания ставят перед нами все больше новых вопросов и от­крывают новые просторы неизвестности.

Почему изменения структуры белков оказываются столь пагубными? Прузинер предполагал, что существует еще один неизвестный белок X, на который влияет изменен­ный прион. Но почему этот белок никому не удалось обна­ружить? Мы этого не знаем.

 Вероятно, виной всему образование дисульфидных мо­стиков между остатками аминокислоты цистеина в бел­ковой цепочке. Дисульфидные мостики стабилизируют молекулу белка, но также могут сшивать между собой соседние молекулы, в результате чего образуются нерас­творимые и неподдающиеся ферментации белковые кон­гломераты. Белки с «неправильной» структурой могут ме­шать сборке вновь синтезируемых белков, образуя с ними сульфидные связи. Такой механизм развития заболевания был показан для амиотрофического латерального склеро­за, вызванного мутацией в гене SOD1, который также на­ходится на хромосоме 21 (Rakhit R., Chakrabartty А. 2006. Structure, folding, and misfolding of Cu, Zn superoxide dismu- tase in amyotrophic lateral sclerosis.Biochimica et biophysica Acta, Epub ahead of print).

Почему белок, синтезируемый во всех областях мозга, в зависимости от места мутации по-разному влияет на мозг? Например, у коз одна мутация в гене приона ведет к сонли­вости, а другая — к гиперактивности. Ответ на этот вопрос до сих пор не найден.

Почему существуют межвидовые барьеры, препятствую­щие передаче заболевания от вида к виду? Эффективность заражения существенно возрастает только при инъекции непосредственно в мозг. Но и при пероральном приеме за­раженного материала вероятность развития заболевания сохраняется. Нам пока еще не известны механизмы зара­жения и факторы, оказывающие влияние на этот процесс.

Не вполне понятна зависимость развития инфекции от дозы зараженного материала. Чем больше дефектных при­онов вводили в мышь в экспериментах, тем быстрее разви­валось заболевание. Но скорость и вероятность возникно­вения заболевания зависели также от числа копий гена PEP в геноме мыши.

На вероятность возникновения заболевания также ока­зывает влияние гетерозиготность генотипа. Например, если в одной копии гена PEP в 129-й позиции находится ва- лин, а в другой — метионин, то такие люди более устойчивы к прионовым инфекциям (за исключением фатальной се­мейной инсомнии), чем в том случае, если в обеих копиях гена будут два валина или два метионина. Почему так про­исходит, мы не знаем.

С передачей прионовых болезней от вида к виду свя­зана еще одна непонятная особенность. Так, мышь очень сложно заразить прионами хомяка, и наоборот. Но если в геном мыши поместить ген PEP хомяка, то такую транс­генную мышь очень легко заразить инъекцией вытяжки из мозга погибшего хомяка. У трансгенных мышей с генами PEP человека можно вызвать заболевания, сходные с фа­тальной семейной инсомнией и с БКЯ. Мышь становится более чувствительной к прионовым заболеваниям челове­ка, если оба гена мыши заменить на соответствующие гены человека. Присутствие в геноме мыши собственного гена РКР делает ее более устойчивой к заражению. Является ли этот феномен результатом конкуренции между генами, мы пока не знаем.

Успешное заражение одного вида животных от другого ведет к изменению свойств дефектных прионов. Так, если удастся заразить мышь от хомяка, то вероятность передачи инфекции от больной мыши здоровой прогрессивно воз­растает с каждой новой мышью (Prusiner S. В. et al. 1998. Prion protein biology. Cell93: 337-349). Что при этом проис­ходит с белками прионов, мы не знаем.

Почему болезнь развивается с нарастающей скоростью от места инъекции, как будто для превращения «хороших» прионов в «плохие» необходим непосредственный контакт между ними? Известно, что в распространении болезни особую роль играют В-лимфоциты иммунной системы, ко­торые разносят болезнь по организму (Klein М. A. et al. 1997. A crucial role for В cells in neuroinvasive scrapie. Nature 390: 687-690). Но как это происходит, до сих пор неизвестно.

Среди всей этой лавины вопросов незамеченным остал­ся тот факт, что прионы опровергают еще одну догму гене­тики, даже более важную, чем догма Фрэнсиса Крика. В на­чале этой книги я сообщил вам, что в основе жизни лежит цифровой код. В случае с генами прионов мы также имеем дело с мутированием цифрового кода— заменой одного нуклеотида другим. Но результат этих изменений невоз­можно понять и предсказать без знаний пространственной структуры белков. Мир прионов аналоговый, а не цифро­вой. Форма молекулы белка важна ничуть не меньше, чем последовательность аминокислот в ней. Наличие дефект­ных молекул, их концентрация, место нахождения и еще множество неизвестных факторов могут изменить форму нормальной молекулы белка даже без изменения ее соста­ва. Тем не менее детерминизм аналоговой системы при-

АТ1Г>Т>1 IV    ТГАЬООмЙ Т*Ж> \ Г/1 Т\ /п О РТ ТТ Р Т/Э ПШ Г ЛIJ О * ЯЛ 7    л/эоим

Хантингтона. Известны случаи БКЯ, когда болезнь поража­ла близнецов в одном и том же возрасте, хотя всю жизнь они прожили далеко друг от друга.

 Открытия последних лет в корне изменили генетические догмы. Оказалось, что функционирование генома невоз- шЯГ можно понять, основываясь только на последовательно- Jr сти нуклеотидов. Гены включаются в работу, или отключа-                  ются, в результате изменения пространственной организа­ции ДНК. Геном представляет собой сочетание двух типов информации: цифровой (последовательность нуклеоти­дов) и аналоговой, для которой недавно был предложен новый термин - «гистоновый код» (Valley С. М. et al. 2006. Chromosome-wide, allele-specific analysis of the histone co­de on the human X chromosome. Human Molecular Genetics. Epub ahead of print).

Прионовые заболевания развиваются как цепная реак­ция. Одна дефектная молекула белка вступает в контакт с другой молекулой и преобразует ее по своему образу и по­добию. Затем обе молекулы изменяют структуру двух других молекул белка, и так цикл за циклом количество дефектных белков нарастает в геометрической прогрессии. Именно таким образом представил себе цепную ядерную реакцию Лео Сцилард (Leo Szilard) в 1933 году, ожидая зеленого све­та на одном из лондонских перекрестков: распадающийся атом порождает два нейтрона, каждый из которых вызы­вает распад двух других атомов, освобождая уже четыре нейтрона. Через 12 лет виртуальная идея воплотилась в ужас Хиросимы. Хотя прионовая цепная реакция намно­го медленнее атомной, она также может привести к взры­ву. Доказательство тому — эпидемия куру в Папуа Новой Гвинее. С начала 80-х годов прошлого столетия Прузинер доказывал возможность возникновения эпидемии у людей. И действительно, в сердце Европы возник эпицентр новой, еще более масштабной эпидемии прионовой инфекции. На этот раз же в эпицентре эпидемии оказались коровы.

Никто не знает точно, когда, где и каким образом — опять проклятая неизвестность, сопутствующая прионам, — де­фектные прионы попали в корм коров. Скорее всего, это произошло в конце 1970-х или в начале 1980-х годов.

Причиной тому могли быть изменения аграрной политики Великобритании, приведшие к изменению цен на корма. Все больше старых овец стали поступать для переработки на костную муку, чему способствовали растущие компенсации фермерам. И однажды это произошло: в котел попало жи­вотное, инфицированное дефектным прионом. Вполне воз­можно, что это была умершая от скрепи овца. Тщательная термообработка костей и внутренностей животных не спас­ла от заражения, поскольку прионы невозможно разрушить кипячением.

Вероятность заражения коровы была минимальной, но если умножить ее на сотни тысяч коров, получивших зара­женный корм, то этой вероятности оказалось достаточно, чтобы запустить цепную реакцию. Умершие от бешенства коровы поступили опять на комбинаты производства кор­мов, принеся с собой новую гюрцию прионов. Чем больше прионов было в корме, тем выше становилась вероятность заражения и тем больше новых прионов поступало в кор­ма на комбинатах. Первые признаки заболевания начина­ли проявляться у больных коров примерно через пять лет после заражения. Поэтому когда к концу 1986 года были описаны первые шесть случаев необычного заболевания у коров, зараженными в Англии уже были не менее 50 ООО животных. За время эпидемии до конца 90-х годов, когда с болезнью удалось справиться, от коровьей губчатой эн­цефалопатии (коровьего бешенства) умерло более 180 ООО голов крупного рогатого скота.

В первый же год после обнаружения эпидемии англий­ским ветеринарам в результате кропотливой детективной работы удалось установить источник заражения — комби­корма, содержащие костную муку. Данная модель зараже­ния оказалась единственной, с помощью которой удалось объяснить все нюансы и аномалии распространения эпи­демии, например тот факт, что на острове Гернси заболева­ния стали регистрировать намного раньше, чем на острове Джерси. Корма на эти острова поставляли два разных ком­бината, причем на одном из них костная мука в качестве пи­щевой добавки использовалась более интенсивно. К июлю 1988 года в силу вступил закон, запрещающий использова­ние костной муки при производстве кормов. Удивительно, как быстро завертелись шестеренки медлительной бюро­кратической машины. В августе 1988 года Саутвудский ко­митет (Southwood committee) рекомендовал уничтожить всех животных с признаками коровьего бешенства и не до­пускать их использования для производства кормов и пи­щевых добавок.

Саутвудский комитет был создан в 1988 году при прави­тельстве Великобритании для разработки мер по борьбе с эпидемией коровьего бешенства.

Правительством была допущена первая ошибка: было решено выплачивать фермерам компенсацию только в раз­мере 50% от стоимости заболевшего животного. Экономия в данном случае была несоизмерима с риском того, что фер­меры, ради сохранения прибыли, могли «не заметить» пер­вых признаков заболевания. Впрочем, когда в будущем раз­мер компенсации был повышен, ожидаемого скачка новых случаев заболевания не произошло. Фермеры оказались бо­лее ответственными, чем о них думала широкая публика.

Через год в силу вступил закон, запрещающий исполь­зование мозгов коров при изготовлении пищевых добавок для людей. В 1990 году этот запрет был распространен на использование мозгов телят. Закон мог бы быть принят и раньше, но, учитывая экспериментальные данные о том, что перекрестное заражение скрепи других видов животных, за исключением прямой инъекции в мозг, происходит крайне редко, данные меры предосторожности на тот момент каза­лись чрезмерными. Действительно, было известно, что обе­зьян практически невозможно заразить через пищу приона- ми человека, если только не скармливать им огромные дозы инфекционного материала. (Инъекция в мозг повышала вероятность заражения в 100 млн раз.) Вероятность пище­вого заражения человека прионами овец и коров казалась настолько мизерной, что говорить об опасности говядины для человека могли только паникеры.

Ученые подтверждали, что вероятность межвидовой пе­редачи прионов перорально стремится к нулю. В экспери­ментах удавалось заразить таким способом одно из несколь­ких сотен тысяч лабораторных животных. Но в этом-то и заключался просчет ученых и правительственных органи­заций. Ведь в роли подопытных кроликов оказались 50 млн граждан Великобритании. В таком масштабном «экспери­менте» дюжина случаев заражения неизбежно должна была произойти. Для политиков и простых людей «безопас­ность» является абсолютным понятием. Когда ученые за­являли, что вероятность заражения очень мала, широкие массы общественности полагали, что случаев заболевания не будет вообще, а не что их будет мало.

Коровье бешенство, как и все другие прионовые заболе­вания до этого, преподнесло ученым свои сюрпризы. Среди других домашних животных, получавших ту же самую кост­ную муку с кормом, к коровьему бешенству наиболее чув­ствительными оказались кошачьи. За время эпидемии от коровьей губчатой энцефалопатии умерли более 70 домаш­них котов, три гепарда, пума, оцелот и тигр. Но не было зарегистрировано ни одного случая болезни у собак. Будут ли люди так же чувствительны к коровьему бешенству, как кошки, или так же устойчивы, как собаки?

К 1992 году ситуация с коровьим бешенством была взята под контроль, хотя пик эпидемии еще не был пройден, учи­тывая пятилетний латентный период. Число заболевших животных неуклонно сокращалось, но истерия в обществе лишь только начала набирать свои обороты. Все большей нелепостью с этого времени начинают отличаться поста­новления правительства. Благодаря ранее принятым за­претительным актам говядина в Великобритании стала безопасной как никогда, но именно сейчас люди стали бой­котировать говядину в магазинах.

В марте 1996 года правительство признало, что по мень­шей мере 10 граждан Великобритании умерли от формы прионового заболевания, которое подозрительно напо­минало по своим симптомам коровье бешенство и не реги­стрировалось до сих пор. Паника в обществе, подогревае­мая прессой, достигла своего апогея. Дикие предсказания о миллионах новых жертв болезни воспринимались совер­шенно серьезно. Ситуацией не преминули воспользоваться компании, торгующие «органическими продуктами пита­ния». В обществе ширились слухи о том, что болезнь вы­зывают пестициды; что ученые сговорились с правитель­ством и скрывают правду; что к возникновению проблемы привели непрофессионализм и коррупция в правитель­стве; что эпидемия давно поразила Францию, Ирландию и Германию, но продажные политики не говорят об этом.

Правительство чувствовало себя обязанным каким-то образом реагировать на критику и ширящуюся панику у людей. Когда все необходимое уже было сделано, отвечать можно было только новыми бессмысленными запретитель­ными актами и законами. Так был принят закон о запрете на использование в пищу коров старше 30 месяцев — закон, который лишь подстегнул панику и разрушил отлаженную индустрию сельского хозяйства и пищевой промышлен­ности. Чуть позже под давлением европейских политиков правительство провело «селективный забой» 100 ООО голов рогатого скота, хотя в бессмысленности и расточительно­сти этого акта, поставившего многие фермы на грань разо­рения, никто не сомневался. Мероприятие было настолько несвоевременным и запоздалым, что напоминало жерт­воприношение для успокоения общественного мнения. Демонстративный забой скота не спас Англию от запрета на ввоз говядины из Великобритании в Европу. В 1997 году правительство издало новый запрет на употребление блюд из говядины с костями. Англичанам предложили отказаться от любимых телячьих ребрышек, хотя риск заразиться от употребления таких блюд не превышал риск погибнуть от удара молнии. Обжегшись на горячем, правительство ста­ло дуть на холодное, что вызывало раздражение в обществе и инстинктивное неповиновение. Я сам за собой заметил, что после принятия закона стал чаще заказывать тушеные телячьи хвосты.

1996 год в Англии прошел в ожидании эпидемии коро­вьего бешенства у людей. Шесть человек умерло в тече­ние года, после чего число заболевших стало снижаться. Впрочем, до сих пор нельзя с уверенностью подвести черту под числом жертв новой формы БКЯ. Вероятнее всего, чис­ло пострадавших не превысит сорока. Безусловно, каждый случай заболевания — это трагедия человека и его близких, но все же это еще не эпидемия. Опрос пострадавших и их родственников показал, что все заболевшие были заядлы­ми мясоедами в те годы, когда эпидемия у коров достигла своего пика, хотя один из пострадавших оказался вегетари­анцем. Но эта закономерность, скорее всего, была артефак­том. Родственники больных с диагнозом БКЯ, который, по результатам вскрытия оказался ложным, также указывали на то. что заболевшие предпочитали мясную диету. Люди просто верили, что мясо является источником заражения, и вспоминали то, что подтверждало их веру.

Что в действительности было общим для большинства пострадавших от коровьего бешенства, это гомозиготный генотип с метионином в 129-й позиции в обеих копиях гена PRP. Пока не ясно, были ли люди с гетерозиготным гено­типом или с валином в 129-й позиции более устойчивыми к инфекции, или у них просто более длинный латентный период. Действительно, при заражении обезьян коровьим бешенством инъекциями в мозг отмечался более длитель­ный латентный период, чем в случае с другими прионовы- ми заболеваниями. Впрочем, поскольку новая волна забо­леваний не последовала, а с 1988 года уже прошел срок, в несколько раз превысивший среднюю продолжительность латентного периода у коров, можно заключить, что меж­видовой барьер оказался достаточно прочным, как и было предсказано в экспериментах, и худшие годы уже позади. Нельзя исключить, что вспышка новой формы БКЯ у лю­дей в конце прошлого столетия вообще не имела ничего общего с употреблением зараженной говядины. Сейчас многие склоняются к тому, что некоторые вакцины и дру­гие медикаменты, изготовляемые из коровьих органов и сыворотки крови, спешно снятые с производства в конце 1980-х годов, представляли гораздо большую угрозу, чем го­вяжий бифштекс.

От БКЯ не застрахованы даже вегетарианцы, не при­касавшиеся к мясу в течение всей жизни, не покидавшие Англии и не работающие на фермах или в мясных лавках. Величайшая тайна прионов состоит в том, что если от­бросить все известные способы заражения, включая кан­нибализм, хирургическое вмешательство, гормональные инъекции и употребление зараженного мяса коров, в 85% случаев БКЯ является спорадическим заболеванием, воз­никновение которого нельзя объяснить ничем, кроме как равновероятной случайностью. Это противоречит нашим представлениям о том, что у любой болезни должна быть причина. БКЯ могут вызвать случайные мутации, которые происходят без каких-либо внешних причин с частотой одна мутация на миллион человек.

Прионы застигли ученых врасплох, обескуражив их от­крывшейся глубиной незнания. Мы даже не предполага­ли, что может существовать форма саморепродукции без использования ДНК, в основе которой вообще не лежит цифровой код. Более того, такая форма жизни не только оказалась возможной, но и явилась причиной страшного заболевания. Нам до сих пор не понятно, каким образом изменения в пространственной структуре белка могут ве­сти к таким пагубным последствиям. «Трагедии людей и их семей, этнологические катастрофы и экономические по­трясения были результатом неправильного сворачивания одной маленькой молекулы» (Ridley R. М., Baker Н. F. 1998. Fatal protein. Oxford University Press, Oxford).






 

Главная | В избранное | Наш E-MAIL | Прислать материал | Нашёл ошибку | Наверх